La recherche d’exoplanètes habitables pourrait s’accélérer grâce à une nouvelle méthode

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Illustration de la planète GJ357 en orbite autour de son étoile naine. | Jack Madden/Université de Cornell

Les étoiles finissent souvent, un jour ou l’autre, par dévorer les planètes orbitant autour d’elles. Des astronomes ont découvert un moyen de détecter les étoiles qui sont déjà passées à table, ce qui pourrait améliorer l’efficacité de la recherche d’exoplanètes susceptibles d’abriter la vie, tout simplement en excluant ces étoiles des recherches.

Lorenzo Spina, de l’Observatoire astronomique de Padoue (Italie) et ses collègues, ont analysé une série d’étoiles binaires — des paires d’étoiles qui orbitent l’une autour de l’autre. Comme les deux étoiles d’une paire binaire se sont généralement formées à partir d’un seul nuage moléculaire géant, elles devraient être chimiquement identiques. « Cependant, nous savons depuis longtemps qu’il existe des cas anormaux », explique Spina.

En effet, les astronomes avaient par le passé supposé que cette divergence chimique pouvait s’expliquer si l’une des étoiles du couple avait avalé une planète qu’elle hébergeait, modifiant ainsi sa composition chimique. Cependant, jusqu’à présent, nous n’avions pas une idée claire de la fréquence de ce phénomène.

Spina et son équipe ont examiné 107 paires d’étoiles binaires dont les étoiles avaient toutes une masse et une température similaires à celles de notre soleil. En utilisant un modèle statistique, ils ont découvert que 27% des étoiles de leur échantillon étaient susceptibles d’avoir avalé une ou plusieurs planètes.

Mesurer la signature chimique des étoiles pour se concentrer sur les hôtes potentiels de mondes semblables à la Terre

Dans les systèmes binaires comportant une telle étoile, non seulement les deux étoiles avaient une composition chimique différente, mais l’une d’entre elles était beaucoup plus riche en éléments comme le fer, qui ne pouvait provenir que de l’ingestion de planètes rocheuses. L’équipe a également constaté que la température de l’étoile affectait sa composition d’une manière qui s’explique mieux par l’engloutissement de planètes. Plus l’étoile est chaude, plus elle est susceptible d’avoir une composition différente de celle de sa partenaire.

« Cela s’explique par le fait que lorsque l’étoile est plus chaude, sa couche externe est encore plus mince », explique Spina. « Cela signifie que même l’ingestion d’une planète de la taille de la Terre peut affecter la composition chimique de cette étoile ». Plus la couche externe de l’étoile, ou zone convective, est mince, moins elle est capable de diluer les matériaux d’une planète — et donc l’atmosphère de l’étoile reflétera mieux les contaminants.

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Connaître la signature chimique des étoiles dévoreuses de planètes signifie que nous pouvons plus rapidement les écarter comme hôtes potentiels de mondes semblables à la Terre. « Si nous sommes en vie aujourd’hui, c’est parce que nous vivons dans un système solaire très paisible et très calme », déclare Spina.

Roman Rafikov, de l’université de Cambridge, estime que bien que ces résultats soient « certainement intéressants », ils ne peuvent pas être appliqués directement aux étoiles simples comme notre soleil, car les étoiles binaires sont plus susceptibles de « s’engager dans l’engloutissement de planètes ». « Néanmoins, comprendre la formation de ces systèmes… est crucial pour comprendre la formation des planètes et l’origine de la vie dans l’univers », déclare-t-il.

« Nous établissons également que les événements d’engloutissement de planètes se produisent dans des étoiles similaires à notre propre soleil avec une probabilité comprise entre 20 et 35% », écrivent cependant les chercheurs dans leur document. Selon eux, ceci implique qu’une fraction significative des systèmes planétaires subit des trajectoires d’évolution très dynamiques qui peuvent modifier de façon critique leur architecture, contrairement à notre système solaire qui a conservé ses planètes sur des orbites quasi circulaires. Cette étude ouvre également la possibilité d’utiliser les abondances chimiques des étoiles pour identifier celles qui sont les plus susceptibles d’héberger des analogues du Système solaire.

Source : arXiv

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